WO2010079839A1 - テーパプーリ - Google Patents

Abstract

　低温環境下でも、摩擦の発生を抑制しつつ、ベルトを適切に運転可能なテーパプーリを提供する。　プーリ１１の外周面であるゴム部２２は、軸方向に複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に分割される。領域Ａ１、Ａ３の－３０℃における硬度Ｈ_－３０℃は、領域Ａ２の－３０℃における硬度Ｈ_－３０℃より高い。領域Ａ１、Ａ３は、ＮＢＲ等の耐摩耗性の高いゴムで形成される。領域Ａ２は、ＳＢＲ、ＢＲ等の耐寒性の高いゴムで形成される。これら耐寒性の高いゴムは、常温（２３℃）から低温（－３０℃）に下げたときの硬度上昇率が低い。

Description

テーパプーリ

　本発明は、カーブコンベヤに使用されるテーパプーリであって、特に低温環境下で使用されるテーパプーリに関する。

　従来、食品等の小物搬送物の搬送方向を転換する目的等で、カーブコンベヤが使用される場合がある（例えば、特許文献１参照）。カーブコンベヤにおいて、ベルトが張設されるプーリは、カーブの内側が小径でカーブの外側が大径となるテーパプーリである。テーパプーリのうち、駆動テーパプーリは通常、その外周面がゴムで構成されており、そのゴム表面とベルトとの摩擦伝動によりベルトを走行させる。
　テーパプーリの外周面を形成するゴムとしては、通常、硬度８０°前後のウレタンゴムが使用される。このようなウレタンゴムが使用されたプーリは、通常の使用状態（例えば、温度０~４０℃の環境下）では、小径部及び大径部において多少のスリップが生じるものの、プーリ外周面の大部分においてスリップが生じないので、駆動力がベルトに適正に伝達される。
　近年、常温のみならず、冷凍庫内等の低温環境下においても、カーブコンベヤの使用が検討されつつある。しかし、上記ウレタンゴムが使用された駆動テーパプーリでは、低温環境下においてプーリ外周面の硬度が著しく上昇し、外周面全域においてスリップが起こり、駆動力がベルトに殆ど伝達されないという問題がある。
　なお、テーパプーリは、摩擦係数をその外周面全域にわたって同一にすることが一般的である。但し特許文献２に示すように、スティックスリップ現象を防止するために、外周面を軸方向において３領域に分割し、各領域に凹凸が設けられ、摩擦係数を小径側の分割領域で最も高くし、大径側の分割領域で最も低くする場合がある。
特開２００３−８９４１０号公報 特開２００７−３０８２１３号公報

　低温環境下でベルトを適切に運転するために、テーパプーリの外周面のゴムとして、ウレタンゴムの代わりに、耐寒性の高いＳＢＲ、ＢＲ等の天然ゴム系が使用されることが考えられる。しかし、これらゴムが使用されると、常温下のみならず低温環境下においても駆動力が適切に伝達されるものの、ウレタンゴムと同様に小径部及び大径部においてスリップが発生する。ＳＢＲ、ＢＲは、ウレタンゴムに比べると耐摩耗性が低く、そのため、スリップしている小径部及び大径部でゴム表面が顕著に磨耗し、やがてはプーリ全域にわたってゴム磨耗が発生する。
　本発明は、以上問題点に鑑みてなされたものであり、低温環境下で使用された場合であっても、ベルトに駆動力を適切に伝達でき、かつ表面磨耗が抑制されるテーパプーリを提供することを目的とする。

　本発明に係るテーパプーリは、大径部及び小径部の外周面における−３０℃の硬度が、それら大径部及び小径部の間に位置する中径部の外周面における−３０℃の硬度よりも高いことを特徴とする。
　中径部の外周面は、ゴムで形成されることが好ましく、また中径部の外周面は、下式で表される硬度上昇率が、９％以下であることが好ましい。中径部の外周面を形成するゴムは、特に限定されるわけではないが、硬度上昇率が低いもののうち耐摩耗性が比較的良好な材料が良く、例えばＳＢＲ及びＢＲのいずれかを含んでいる。
　（Ｈ_−３０℃−Ｈ_２３℃）／Ｈ_２３℃×１００
　（なお式中、Ｈ_−３０℃は−３０℃の硬度、Ｈ_２３℃は２３℃の硬度を示す。）
　上記大径部及び小径部の一方又は両方の外周面は、ゴムで形成されることが好ましいが、金属又は樹脂被膜で構成されていても良い。大径部及び小径部の外周面を形成するゴムは、ベルト（帆布面）との摺動で磨耗しない材料であって、例えばＮＢＲを含んでいる。
　例えばテーパプーリの外周面は軸方向に沿って、小径領域、中径領域、及び大径領域に３分割されている。この場合、小径領域及び大径領域の−３０℃の硬度は、中径領域の−３０℃の硬度よりも高い。

　本発明によれば、低温環境下でも、摩擦の発生を抑制しつつ、カーブコンベヤにおけるベルトを適切に運転させることができるテーパプーリを提供することができる。

　図１は、本発明の一実施形態におけるテーパプーリを用いたベルトコンベヤの模式的な平面図である。
　図２は、本発明の一実施形態におけるテーパプーリを示す平面図である。
　図３は、ＮＢＲ、ＳＢＲの温度と硬度の関係を示すグラフである。

　１０　カープコンベヤ
　１１　駆動テーパプーリ
　１２　従動テーパプーリ
　１３　カーブベルト
　２１　シャフト
　２２　ゴム部
　Ａ１　小径領域（小径部）
　Ａ２　中径領域（中径部）
　Ａ３　大径領域（大径部）

　以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態であるカーブベルトを用いたベルトコンベヤを示した平面図である。本実施形態のカーブコンベヤ１０は、カップアイス等の小物搬送等の搬送用に使用されるコンベヤである。カーブコンベヤ１０では、駆動テーパプーリ１１と、従動テーパプーリ１２が、所定の中心角度をなすように配置される。駆動テーパプーリ１１と、従動テーパプーリ１２には、カーブベルト１３が掛け回され、カーブベルト１３は扇形に張設される。
　駆動テーパプーリ１１及び従動テーパプーリ１２は、カーブコンベヤ１０における扇形の中心に向かうに従って径が小さくなるローラである。駆動テーパプーリ１１のシャフト２１は、例えば原動機（不図示）に連結され、原動機によって回転力が与えられる。従動テーパプーリ１２は、自由に回転できるようにコンベア本体に取り付けられており、ベルトに対して実質的に駆動力を与えない。本発明におけるカーブコンベヤ１０、すなわちテーパプーリ１１、１２は、冷凍庫内等の例えば−２０℃から−３０℃程度の低温環境下で使用されるものである。
　従動テーパプーリ１２は、金属で形成され、その外周面がその金属によって構成されても良いが、その金属の外周面にエポキシ塗装等が施されていても良い。すなわち、従動テーパプーリ１２の外周面は、金属又は樹脂被膜で構成され、駆動テーパプーリ１１の後述する領域Ａ２（図２参照）より硬質のもので構成され、低温環境下（例えば−３０℃）における硬度が領域Ａ２より高い。これにより、低温環境下（例えば−３０℃）における、従動テーパプーリ１２のベルトに対する摩擦係数は、駆動テーパプーリ１１の領域Ａ２のベルトに対する摩擦係数より低い。したがって、本実施形態では、従動テーパプーリ１２はカーブベルト１３を実質的にグリップせず、駆動テーパプーリ１１（特に、領域Ａ２）のグリップ力のみでカーブベルト１３の走行に必要なトルクが得られる。
　図２に示すように、駆動テーパプーリ１１は、金属から形成される円柱状のシャフト２１と、そのシャフト２１の外周に被覆されるゴム部２２とを備える。ゴム部２２は、略円錐台形状を呈し、シャフト２１の一端に近づくに従ってその外径が小さくされ、これにより、ゴム部２２の外周面がテーパとなる。ゴム部２２の外周面は、カーブベルト１３が掛けられたときに、ベルト１３に接触する駆動テーパプーリ１１の外周面である。
　プーリ１１の外周面、すなわちゴム部２２は、軸方向に複数の領域（本実施形態では３領域）Ａ１、Ａ２、Ａ３に分割されており、領域Ａ１、Ａ３それぞれは、ベルト１３の両側端に接触する部分となる。領域Ａ２の母線に沿った長さは、ゴム部２２の母線の長さの２／３以上を占めており、領域Ａ１、Ａ３のベルトに対する接触面積の合計は、領域Ａ２のベルトに対する接触面積より小さくなる。ここで、領域Ａ３におけるプーリ１１の径は大きすぎるため、領域Ａ３は、ベルトの回転速度とプーリの回転速度に大きな違いが生じ、スリップが生じやすい領域となる。また、領域Ａ１におけるプーリ１１の径は小さすぎるため、領域Ａ１はプーリの駆動トルクをベルトに伝達させることができずに、スリップが生じやすい領域となる。本実施形態では、領域Ａ２におけるプーリ１１の径を小さくしすぎると、領域Ａ２でもスリップが生じやすくなる。したがって、領域Ａ２におけるプーリ１１の径は、最も小さい部分でも２４ｍｍ以上とすることが好ましい。
　本実施形態では、相体的に径が小さい領域（小径領域）Ａ１、及び相体的に径が大きい領域（大径領域）Ａ３が、スリップしても磨耗しにくい耐磨耗性の高いゴムで形成される。また、領域Ａ１、Ａ３の間の領域（中径領域）Ａ２は、常温から低温環境に温度を低下させても硬度が上昇しにくい耐寒性の高いゴムで形成される。なお、ゴム部２２（すなわち、領域Ａ１、Ａ２、Ａ３）の外周面は、平滑な面である。
　領域Ａ１、Ａ３は具体的には、ベルト（すなわち、ベルトの表面を構成する帆布）との摺動で磨耗しない材料、例えばＮＢＲ（ブタジエン・アクリルニトリルゴム）等で形成される。そして、領域Ａ１、Ａ３の外周面の常温（２３℃）における硬度Ｈ_２３℃は６５~７３°となる。
　領域Ａ２は、ＳＢＲ（ブタジエン・スチレンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）等で形成されるが、ＢＲはＳＢＲより脆いため、好ましくはＳＢＲで形成される。領域Ａ２の外周面の常温（２３℃）における硬度Ｈ_２３℃は６５~７３°である。これらＳＢＲ、ＢＲ等の耐寒性の高いゴムは、温度を常温から低温に下げたときの硬度上昇が低い。そのため、領域Ａ２の外周面の下記式（１）で表される硬度上昇率は、上記領域Ａ１、Ａ３の硬度上昇率よりも低く、９％以下、好ましくは７~９％となる。これにより、領域Ａ１、Ａ３の外周面の−３０℃における硬度Ｈ_−３０℃は、中径領域Ａ２の外周面の−３０℃における硬度Ｈ_−３０℃より高くなる。そして、領域Ａ２の低温環境下（例えば、−３０℃）におけるベルトに対する摩擦係数は、領域Ａ１、Ａ３よりも高くなる。
　（Ｈ_−３０℃−Ｈ_２３℃）／Ｈ_２３℃×１００　　　・・・・（１）
　本実施形態の駆動テーパプーリ１１において、領域Ａ２は、低温環境下において、その硬度が相体的に低く、摩擦係数が適切な高い値に設定される。そのため、領域Ａ２はベルトを強いグリップ力でグリップし、プーリ回転時、領域Ａ２ではスリップがほとんど生じない。
　一方、領域Ａ１、Ａ３は、低温環境下においてその硬度が相体的に高くされ、摩擦係数が相体的に低くなる。したがって、低温環境下では、領域Ａ１、Ａ３はベルト１３を適切にグリップできず、プーリ回転時、領域Ａ１、Ａ３ではスリップが発生させられる。すなわち、本実施形態では、駆動テーパプーリ１１の比較的スリップが生じやすい領域Ａ１、Ａ３において、スリップをさらに積極的に発生させている。しかし、領域Ａ１、Ａ３のベルトに対する接触面積は、相体的に小さく、したがって、これら領域Ａ１、Ａ３でスリップが生じても、駆動テーパプーリ１１は領域Ａ２によってプーリの回転を適切にベルト１３に伝達させることができる。
　また、領域Ａ１、Ａ３は、硬度Ｈ_−３０℃が高く、さらにＮＢＲ等で形成されるため耐摩耗性が高い。したがって、領域Ａ１、Ａ３では積極的にスリップが生じても、スリップによる磨耗が発生しにくい。一方、領域Ａ２は、硬度Ｈ_−３０℃が相体的に低く、さらにＳＢＲ、ＢＲ等から形成されるため耐摩耗性が十分ではない。しかし、上記したように領域Ａ２は、スリップが生じにくいため、領域Ａ２が低温環境下における使用で顕著に磨耗されることはない。
　以上のように、本実施形態では、低温環境下でも、摩擦の発生を抑制しつつ、回転力をベルトに適切に伝達できる駆動テーパプーリを提供することができる。したがって、本実施形態では、冷凍庫内等の低温環境下においても、カーブコンベヤベルトを実用化することができ、物品搬送を効率化することができる。
　なお、本実施形態では小径領域Ａ１は、ゴムの代わりに、例えば機械加工により形成されてシャフトと一体とされ、鉄等の金属から構成されても良い。また、領域Ａ１、Ａ３の両方が、鉄等の金属から構成されても良い。領域Ａ１又は領域Ａ１、Ａ３の金属表面にはエポキシ塗装等の樹脂塗装が施されていても良い。すなわち、領域Ａ１、Ａ３の表面はいずれか一方又は両方が、従動テーパプーリ１２と同様に、金属又は樹脂被膜から形成されることによって、領域Ａ２の表面より硬質に形成されていても良い。

　以下、上記実施形態をさらに詳細に示した実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　［実施例１］
　ゴム部全体の母線の長さが４１０ｍｍであって、小径領域の母線の長さが１００ｍｍ、大径領域の母線の長さが３０ｍｍのゴム部を有するテーパプーリを作製した。なお、ゴム部の径は、径が最も大きい部分で５０ｍｍ、最も小さい部分で１７ｍｍであった。ゴム部の大径領域及び小径領域をＮＢＲで形成するとともに、中径領域をＳＢＲで形成した。
　［比較例１］
　比較例１のゴム部は、３つの領域（小径領域、中径領域、大径領域）を設けずに、全てＮＢＲで形成した。その他の構成は、実施例１と同様に実施した。
　［比較例２］
　比較例２のゴム部は、３つの領域（小径領域、中径領域、大径領域）を設けずに、全てＳＢＲで形成した。その他の構成は、実施例１と同様に実施した。
　［硬度測定］
　上記テーパプーリを室温−３０℃の低温試験室で２時間養生した後、−３０℃におけるＮＢＲとＳＢＲの硬度Ｈ_−３０℃を測定した。その後、−３０℃から段階的に−１９．６℃、−１０℃、０℃、１０℃、２３℃と室温を上げていき、各温度にて２時間養生した後、同様に−１９．６℃、−１０℃、０℃、１０℃、２３℃における硬度Ｈ_{−１９．６℃}、Ｈ_−１０℃、Ｈ_０℃、Ｈ_１０℃、Ｈ_２３℃を測定した。なお、硬度は、ゴム硬度計を用いてＪＩＳ　Ｋ６２５３に従って測定されるタイプＡデュロメータ硬さであり、ゴム厚１０ｍｍ以上の任意の５箇所を測定し、その平均値を算出したものである。
　図３は、テーパプーリのゴム部を形成したＮＢＲ、ＳＢＲに関し、上記測定法方法に従って硬度を測定した結果を示す。図３から明らかなように、ＮＢＲの上記式（１）に従って算出される硬度上昇率は、３３．６％であるとともに、ＳＢＲの硬度上昇率は８．６％であった。
　［走行試験］
　各実施例、比較例のテーパプーリに無数のケガキ線を描き、そのテーパプーリを室温が−２０℃である低温試験室で２時間養生した。その後、その低温環境下でテーパプーリを運転させ、運転開始時のスリップの有無を確認し、以下の基準で評価するとともに、５０ｍ／分で１４４時間運転させた後のケガキ線の消失程度を目視検査して、テーパプーリの磨耗量を以下の評価基準で評価した。評価結果を表１に示す。
　［スリップ有無の評価基準］
○：運転開始時にベルト全体のスリップが無かった。
×：運転開始時にベルト全体がスリップした。
　［目視検査の評価基準］
○○：ケガキ線の消失が無く、ゴム部はほとんど磨耗されなかった。
○　：ケガキ線の消失が僅かに有るが、ゴム部の磨耗量は実用的に問題ない程度であった。
×：ケガキ線の消失があり、ゴム部の磨耗量が実用的に問題がある程度であった。

　表１から明らかなように、ゴム部全体をＮＢＲで形成した比較例１は、ゴム部の耐磨耗性が良好であるが、運転開始時にスリップが見られ、運転性能が良好でなかった。また、ゴム部全体をＳＢＲで形成した比較例２は、運転性能が良好であったが、ゴム部の大径領域及び小径領域、特に小径領域において磨耗が多く見られ、耐摩耗性が良好でなかった。それに対して、実施例１では、ゴム部の磨耗量が少なく耐摩耗性が良好で、また運転開始時のスリップが無く、運転性能も良好であった。

Claims (7)

1. 大径部及び小径部の外周面における−３０℃の硬度が、それら大径部及び小径部の間に位置する中径部の外周面における−３０℃の硬度よりも高いことを特徴とするテーパプーリ。
2. 前記中径部の外周面は、下式で表される硬度上昇率が、９％以下であることを特徴とする請求項１に記載のテーパプーリ。
   　（Ｈ_−３０℃−Ｈ_２３℃）／Ｈ_２３℃×１００
   　（なお式中、Ｈ_−３０℃は−３０℃の硬度、Ｈ_２３℃は２３℃の硬度を示す。）
3. 前記中径部の外周面は、ゴムで形成されることを特徴とする請求項１に記載のテーパプーリ。
4. 前記中径部の外周面を形成するゴムは、少なくともＳＢＲ及びＢＲのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項３に記載のテーパプーリ。
5. 前記大径部及び小径部の少なくとも一方の外周面は、金属、樹脂被膜、又はゴムで形成されることを特徴とする請求項１に記載のテーパプーリ。
6. 前記大径部及び小径部の少なくとも一方の外周面を形成するゴムは、ＮＢＲを含むことを特徴とする請求項５に記載のテーパプーリ。
7. 外周面は軸方向に沿って、小径領域、中径領域、及び大径領域に３分割され、小径領域及び大径領域の−３０℃の硬度が、中径領域の−３０℃の硬度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載のテーパプーリ。

Images